离子反应过量问题.docx
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离子反应过量问题
“离子反应过量问题”的探究
摘要:
离子反应过量的解题技要领
关键词:
离子反应过量、少量离子共存
离子方程式的书写与离子共存是近年各省高考题中的热点及难点,几乎成为必考题型,如:
(2007全国卷II)第八题,(2007全国卷四川考题)第八题,(2007全国高考上海卷)第八题等(后面将评析这些题型)。
此类题型,看似容易,可得分率并不高,究其原因,多数失误体现在离子反应的过量问题,此为学生知识上盲点所在,如何解决离子反应中的过量问题,书本上并未涉及,教辅书上也缺乏相应的解题分析,学生往往知其然而不知其所以然,题型、考点一变化,又会失误。
笔者对此类问题经过认真探讨,仔细推敲,总结出一种行之有效的方法,以解决离子方程过量的问题。
该法将离子方程的书写及离子共存两个问题结合在一起,思路简单清晰,学生易于掌握,教学效果十分显著。
下面我们就来探讨这种解题方法,与大家共享:
高中化学离子方程过量问题,在下列四组物质的反应中最为典型,即含了酸碱中和离子反应,又有生成沉淀的离子反应,如①②③组,这类反应,过量不同,方程不同:
①NaHSO4+Ba(OH)2
②NaHCO3+Ca(OH)2
③Ca(HCO3)2+NaOH
④HCl+Na2CO3
书写此类的反应的化学方程及离子方程,难点有二:
(1)过量不同,方程左边系数不同,不好确定。
(2)过量不同,右边产物不同,学生无法确定右边产物。
针对二个难点,我们提出一种方法来解决这两个难点:
1、确定方程左边系数,方法,将不足量的一方系数定为1,再据此确定过量一方的的系数,基本原则:
它应遵循“保证供给但决不多给”的原则,如:
NaHSO4+Ba(OH)2反应
1.Ba(OH)2滴入NaHSO4(Ba(OH)2不足量)
确定方程左边系数:
将不足量的Ba(OH)2的系数定为1,对于过量的一方NaHSO4的系数定为2,因为1个Ba(OH)2电提供2个OH-,故需2个NaHSO4才能将其反应掉,只有配2才能保证保证供给但决不多给,配1则NaHSO4不足量,配3则多余的一个NaHSO4不反应,故只能配2
所以左边系数为:
2NaHSO4+Ba(OH)2
同理,当NaHSO4滴入Ba(OH)2时(NaHSO4不足量),则NaHSO4系数为1,一个NaHSO4只能提供一个H+,只需1个Ba(OH)2提供的OH-即已过量,配系数2或3自无必要。
故有系数:
NaHSO4+Ba(OH)2
一、再确定方程右边产物:
原则为离子共存。
将左边的反应物拆成离子形式,讨论共存,如:
Ba(OH)2滴入NaHSO4(Ba(OH)2不足量)时,将左边2NaHSO4+Ba(OH)2拆成离子形式,2Na++2H±+2SO42-+Ba2++2OH-,这四种离子不能共存,其中2个2H±与2个2OH反应,生成2个H2O,1个SO42与1个Ba2+反应,生成BaSO4沉淀,余下未反应的2个Na+与1个SO42-,故产物中有Na2SO4
即:
Ba(OH)2+2NaHSO4===BaSO4↓+2H2O+Na2SO4,将其拆成离子形式:
2Na++2H±+2SO42-+Ba2++2OH-====BaSO4↓+2H2O+2Na++SO42-,删去未反应的离子:
有离子方程:
2H±+SO42-+Ba2++2OH-====BaSO4↓+2H2O
另:
NaHSO4滴入Ba(OH)2时(NaHSO4不足量)时,有左边系数:
NaHSO4+Ba(OH)2
拆成离子形式,Na++H±+SO42-+Ba2++2OH其中H+与OH-反应生成H2O,1个SO42-与1个Ba2+反应,生成BaSO4沉淀,余下未反应的1个Na+与1个OH-,故有NaOH,故化学方程:
-Ba(OH)2+NaHSO4===BaSO4↓+H2O+NaOH
再拆,删,有离子方程:
H++SO42-+Ba2++OH-====BaSO4↓+H2O
-实际还可将离子共存确定产物的方法运用到非过量的离子方程上,比如:
-NaHSO4与NaHCO3的反应,学生就不容易判断产物,若将其拆成离子形式,从离子共存则较为简单,有:
Na++H++SO42-+Na++HCO3-,这几种离子中,H+与HCO32-反应生成H2O及CO2,余下2个Na+与SO42-,故产物中还有Na2SO4.所以化学方程有:
-NaHCO3+NaHSO4======Na2SO4+H2O+CO2
-三、写完离子方程后还要“查”
-除了常规的原子守恒及电荷守恒上,离子方程过量的检查有其特别地方:
即过量的一方,不遵守化学式的离子配比,不足量的一方一定要遵守化学式的离子配比。
-如:
离子方程:
H++SO42-+Ba2++OH-====BaSO4↓+H2O由于Ba(OH)2过量,所以不遵守化学式要求的Ba2+与OH-2:
1的配比,
而Ba(OH)2不足量时,2H±+SO42-+Ba2++2OH-====BaSO4↓+2H2O
-所以遵守化学式要求的Ba2+与OH-2:
1的配比,
运用是否遵守化学式的配比检查离子方程的过量,是十分方便而有效的。
再来分析第②组NaHCO3与Ca(OH)2
(1)少量NaHCO3的溶液滴入Ca(OH)2溶液中
先确定方程左边系数:
将反应物中不足量NaHCO3的系数首先设定为1,再据此确定过量的Ca(OH)2系数为1,因为只要1个OH-便可将NaHCO3的1个HCO3-反应掉。
故有:
NaHCO3+Ca(OH)2===
再确定右边产物:
离子共存为原则。
上述物质电离出以下离子:
Na++HCO3-+Ca2++2OH-
这些离子中,HCO3-与OH-生成CO32-和水,接着CO32-与Ca2+生成CaCO3,余下一个OH-与1个Na+,故产物中有NaOH。
所以有方程:
NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O+NaOH
再拆,删(去除不反应的Na+与1个OH-),有离子方程:
HCO3-+Ca2++OH-===CaCO3↓+H2O
(2)少量的Ca(OH)2溶液滴入NaHCO3溶液中
将反应物中不足量Ca(OH)2的系数首先设定为1,再据此确定过量的NaHCO3系数为2,因为只要Ca(OH)2的确个OH-需2个NaHCO3提供的2个HCO3-反应掉。
故有:
2NaHCO3+Ca(OH)2===
再确定右边产物:
离子共存为原则。
上述物质电离出以下离子:
2Na++2HCO3-+Ca2++2OH-
这些离子中,2HCO3-与2OH-生成2CO32-和2H2O,接着其中1个CO32-与Ca2+生成CaCO3,余下一个CO32-与2个Na+,故产物中有Na2CO3。
所以有方程:
2NaHCO3+Ca(OH)2===CaCO3↓+2H2O+Na2CO3
再拆,删(去除不反应的Na+与1个OH-),有离子方程:
2HCO3-+Ca2++2OH-===CaCO3+H2O+CO32-
另第三组③Ca(HCO3)2与NaOH反应与刚才第二组完全相似,可自行分析得出结论:
(1)少量Ca(HCO3)2的溶液滴入NaOH溶液中
2HCO3-+Ca2++2OH-===CaCO3+2H2O+CO32-
(2)少量NaOH的溶液滴入Ca(HCO3)2溶液中
HCO3-+Ca2++OH-===CaCO3+H2O
同理第四组:
④HCl+Na2CO3
(1)少量的HCl溶液滴入Na2CO3溶液中
有:
H++CO32-===HCO3-
(2)少量的Na2CO3溶液滴入HCl溶液中有,
2H++CO32-==H2O+CO2
最后,我们来分析上述提及的三个高考题:
1.(2007全国卷II)第八题
8.能正确表示下列反应的离子方程式是
A.醋酸钠的水解反应 CH3COO—+H3O+=CH3COOH+H2O
B.碳酸氢钙与过量的NaOH溶液反应
Ca2++2HCO3—+2OH—=CaCO3↓+2H2O+CO32—
C.苯酚钠溶液与二氧化碳反应 C6H5O—+CO2+H2O=C6H5OH+CO32—
D.稀硝酸与过量的铁屑反应 3Fe+8H++2NO3—=3Fe3++2NO↑+4H2O
解析:
本题的关键点在于B选项,属于刚才提及的第二组反应中的NaOH过量情况,故可判断B正确,选B
2(2007全国卷四川考题
8.下列反应的离子方程式书写正确的是
A.浓烧减溶液中加入铝片:
Al+2OH-=AlO2-+H2↑
B.以石墨作电极电解氯化铝溶液:
2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑
C.硫酸亚铁溶液与稀硫酸、双氧水混合:
2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
D.硫酸氢钠溶液与足量氢氧化钡溶液混合:
2H++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2H2O
解析:
本题关键点在于D选项的判断,属于第一组物质的反应,由于Ba(OH)2过量,故可利用过量的一方不遵从化学式配比,Ba2+与OH-为1:
1的关系,现在是1:
2,故错误。
3(2007全国高考上海卷)8下列反应的离子方程式正确的是
A氢氧化钠溶液中通入少量二氧化硫:
SO2+OH-→HSO3-
B碳酸氢钠溶液与足量氢氧化钡溶液混合:
HCO3-+Ba2++OH-→BaCO3↓+H2O
C盐酸滴入氨水中:
H++OH-→H2O
D碳酸钙溶解于稀硝酸中:
CO32-+2H+→CO2↑+H2O
解析:
此题关键点在于B选项,B选项与第二组物质反类似,由于Ba(OH)2过量,故Ba2+与OH-不遵从2:
1配比,为1:
1配比,故选B
离子反应过量的题型还有类似的,如Ba(OH)2与KAl(SO4)2的反应,FeBr2与Cl2的反应等等,我们都可以用相同的原理去解决,这些问题就留给自已探讨吧。
离子反应中的“过量”问题探讨
安徽师范大学化学与材料科学学院2004级化学董顺
离子反应是近年高考中的热点问题,几乎每年必考,主要以离子方程式正误判断以及离子共存问题为切入点,但最终都归结为“能否发生离子反应,离子反应如何进行”的问题。
离子反应中有一个重要内容,就是“过量”问题,这是近年高考离子反应中的热点问题也是易丢分的地方。
有些离子反应与“量”有着密切的关系,量不同反应就不同。
“过量”其实是相对的,若两种物质反应,一种过量另一种就表现为不足,考察该部分内容时,主要表现为出现以下几个关键词“过量”、“大量”、“少量”、“继续滴加”等,另外还表现为滴加顺序的不同上,根据滴加顺序不同还可以用于区分两种溶液。
有关“过量”问题离子方程式的书写时,以不足的物质为“标准”,以哪个物质为标准,该物质的系数就为1,现就从以下几个方面加以简单阐述:
一、多元弱酸盐与酸的反应
例:
a.将碳酸钠溶液滴加到稀盐酸溶液中
b.将稀盐酸溶液滴加到碳酸钠溶液中
解析:
a中其实就是盐酸过量,以碳酸钠为“标准”
化学方程式为:
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
离子方程式为:
CO32-+2H+=H2O+CO2↑
b中其实就是碳酸钠过量,以盐酸为“标准”
化学方程式为:
HCl+Na2CO3=NaCl+NaHCO3
离子方程式为:
H++CO32-=HCO3-
二、多元酸的酸式盐与碱反应
例1:
a.碳酸氢钠溶液中加入过量的氢氧化钡溶液
b.氢氧化钡溶液中加入过量的碳酸氢钠溶液
解析:
a中氢氧化钡过量,以碳酸氢钠为“标准”
化学方程式为:
NaHCO3+Ba(OH)2=BaCO3↓+NaOH+H2O
离子方程式为:
HCO3-+Ba2++OH-=BaCO3↓+H2O
b中碳酸氢钠过量,以氢氧化钡为“标准”
化学方程式为:
Ba(OH)2+2NaHCO3=BaCO3↓+Na2CO3+2H2O
离子方程式为:
2OH-+Ba2++2HCO3-=BaCO3↓+CO32-+2H2O
例2:
a.碳酸氢钙溶液中加入过量的氢氧化钠溶液
b.氢氧化钠溶液中加入过量的碳酸氢钙溶液
解析:
a中氢氧化钠过量,以碳酸氢钙为“标准”
化学方程式为:
Ca(HCO3)2+2NaOH=CaCO3↓+Na2CO3+2H2O
离子方程式为:
2HCO3-+Ca2++2OH-=CaCO3↓+CO32-+2H2O
b中碳酸氢钙过量,以氢氧化钠为“标准”
化学方程式为:
NaOH+Ca(HCO3)2=CaCO3↓+NaHCO3+H2O
离子方程式为:
OH-+Ca2++HCO3-=CaCO3↓+H2O
例3:
a.硫酸氢钠溶液中加入过量的氢氧化钡溶液
b.氢氧化钡溶液中加入过量的硫酸氢钠溶液
解析:
a中氢氧化钡过量,以硫酸氢钠为“标准”
化学方程式为:
NaHSO4+Ba(OH)2=BaSO4↓+NaOH+H2O
离子方程式为:
H++SO42-+Ba2++OH-=BaSO4↓+H2O
b中硫酸氢钠过量,以氢氧化钡为“标准”
化学方程式为:
Ba(OH)2+2NaHSO4=BaSO4↓+Na2SO4+2H2O
离子方程式为:
Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O
三、Al3+与AlO2-的问题
例1:
a.向氯化铝溶液中滴加氢氧化钠溶液有大量白色沉淀生成,继续滴加沉淀溶解并逐渐消失
b.向氯化铝溶液中加入过量的氢氧化钠溶液
解析:
a中先发生Al3++3OH-=Al(OH)3↓
继续滴加发生Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O
b中氢氧化钠过量,Al3+直接转化为AlO2-
Al3++4OH-=AlO2-+2H2O
例2:
a.向偏铝酸钠溶液中滴加稀盐酸溶液有大量白色沉淀生成,继续滴加沉淀溶解并逐渐消失
b.向偏铝酸钠溶液中滴加过量稀盐酸溶液
解析:
a中先发生AlO2-+H++H2O=Al(OH)3↓
继续滴加发生Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
b中盐酸过量,AlO2-直接转化为Al3+
AlO2-+4H+=Al3++2H2O
注:
弱碱NH3·H2O、弱酸H2CO3均不能使Al(OH)3溶解
四、酸性氧化物与碱的反应
例:
a.氢氧化钠溶液中通入少量的二氧化硫气体
b.氢氧化钠溶液中通入过量的二氧化硫气体
解析:
a中氢氧化钠过量,以二氧化硫为“标准”
SO2+2OH-=SO32-+H2O
b中二氧化硫过量,以氢氧化钠为“标准”
OH-+SO2=HSO3-
五、银离子与氨水反应的问题
例:
a.硝酸银溶液中滴入氨水,有白色沉淀生成,继续滴加沉淀溶解并逐渐消失
Ag++NH3·H2O=AgOH↓+NH4+
AgOH+2NH3·H2O=Ag(NH3)2++OH-+2H2O
b.向硝酸银溶液溶液中滴加过量氨水
Ag++2NH3·H2O=Ag(NH3)2++2H2O
六、变价金属的问题
例:
a.向铁粉中加入少量稀硝酸
化学方程式为:
3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
离子方程式为:
3Fe+8H++2NO3-=3Fe2++2NO↑+4H2O
b.向稀硝酸中加入少量铁粉
化学方程式为:
Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
离子方程式为:
Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O
7.多种还原剂同时存在的问题
例:
a.向溴化亚铁溶液中通入少量氯气
Cl2+2Fe2+=2Cl-+2Fe3+
b.向溴化亚铁溶液中通入过量氯气
2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-
注:
根据还原性的强弱判断,还原性强的优先被氧化
以上从七个方面对离子反应中的“过量”问题作了简单的阐述,离子反应的问题其实并不难只要大家在学习的过程中多总结、多注意就很容易做好。
练习:
1.(2007年江苏化学.9)下列离子方程式书写正确的是:
A 过量的SO2通人NaOH溶液中:
SO2+2OH-=SO32-+H2O
B Fe(NO3)3溶液中加入过量的HI溶液:
2Fe3++2I-=2Fe2++I2
C NaNO2溶液中加入酸性KMnO4溶液:
2MnO4-+5NO2-+6H+=2Mn2++5NO3-+3H2O
D NaHCO3溶液中加入过量的Ba(OH)2溶液:
2HCO32-+Ba2++2OH-=BaCO3↓+2H2O+CO32-
2.(2007年广东化学.11)下列化学反应的离子方程式正确的是:
A 用小苏打治疗胃酸过多:
HCO3-+H+=CO2↑+H2O
B 往碳酸镁中滴加稀盐酸:
CO32-+2H+=CO2↑+H2O
C 往氨水中滴加氯化铝:
Al3++4OH-=AlO2-+2H2O
D 氢氧化钡溶液与稀硫酸反应:
Ba2++SO42-+H++OH-=BaSO4↓+H2O
3.(2007年上海化学.8)下列反应的离子方程式正确的是:
A 氢氧化钠溶液中通入少量二氧化硫:
SO2+OH-→HSO3-
B 碳酸氢钠溶液与足量氢氧化钡溶液混合:
HCO3-+Ba2++OH-→BaCO3↓+H2O
C 盐酸滴入氨水中:
H++OH-→H2O
D 碳酸钙溶解于稀硝酸中:
CO32-+2H+→CO2↑+H2O
4.(2007年全国Ⅰ理科综合27)A、B、C、D、E均为可溶于水的固体,组成它们的离子有
阳离子
Na+ Mg2+ Al3+ Ba2+
阴离子
OH- Cl- CO32- SO42- HSO4-
分别取它们的水溶液进行实验,结果如下:
①A溶液与B溶液反应生成白色沉淀,沉淀可溶于E溶液
②A溶液与C溶液反应生成白色沉淀,沉淀可溶于E溶液
③A溶液与D溶液反应生成白色沉淀,沉淀可溶于盐酸
④B溶液与适量D溶液反应生成白色沉淀,加入过量D溶液,沉淀量减少,但不消失
据此推断它们是
A:
B:
C:
D:
E:
5.(2004年广东化学21)A、B、C、D是四种可溶的化合物,分别由阳离子K+、Ba2+、Al3+、Fe3+和阴离子OHˉ、CO32ˉ、
NO3ˉ、SO42ˉ两两组合而成,它们的溶液发生如下反应:
A与B反应生成白色沉淀,再加过量A,沉淀量减少,但不会完全消失。
C与D反应生成有色沉淀。
B与C反应生成白色沉淀。
写出它们的化学式:
A:
B:
C:
D:
6.(2007年宁夏理科综合11)下列反应的离子方程式正确的是( )。
A.锌片插入硝酸银溶液中:
Zn+Ag+=Zn2++Ag
B.碳酸氢钙溶液加到醋酸中:
Ca(HCO3)2+2CH3COOH=Ca2++2CH3COO-+2CO2↑+2H2O
C.少量金属钠加到冷水中:
Na+2H2O=Na++OH-+H2↑
D.氢氧化铜加到盐酸中:
Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O
7.(2006年上海化学.19)下列离子方程式中正确的是( )。
A H2SO4与Ba(OH)2溶液反应:
Ba2++2OH-+2H+十SO42-→BaSO4↓+2H2O
B Ca(HCO3)2与过量Ca(OH)2溶液反应:
Ca2++HCO3-+2OH-→CaCO3↓+CO32-+2H2O
C Na2CO3溶液中通入少量CO2:
CO32-+CO2+H2O→2HCO3-
D CH3COOH溶液与NaOH溶液反应:
H++OH-→H2O
8.(2006年广东化学.11)下列离子方程式正确的是( )。
A.Cl2与NaOH溶液反应:
Cl2+2OH-==Cl-+ClO-+H2O
B.F2与NaOH溶液反应:
F2+4OH-==2F-+O2+2H2O
C.AgNO3溶液中加入过量氨水:
Ag++2NH3·H2O==Ag(NH3)2++2H2O
D.Fe3O4与稀HNO3反应:
Fe3O4+8H+==Fe2++2Fe3++4H2O
9.(2005年上海化学.13)下列离子方程式正确的是( )。
A 碳酸氢钠溶液中加入盐酸:
CO32-+2H+→CO2↑+H2O
B 硫化亚铁与盐酸反应:
S2?
+2H+→H2S↑
C 苯酚钠溶于醋酸溶液:
C6H5O?
+CH3COOH→C6H5OH+CH3COO?
D 氯化亚铁溶液中通入少量氯气:
Fe2++Cl2→Fe3++2Cl?
10.(2005年江苏化学.9)下列离子方程式正确的是( )。
A 碳酸氢钠溶液与少量石灰水反应:
HCO3-+Ca2++OH-=CaCO3↓+H2O
B 氯化铵与氢氧化钠两种浓溶液混合加热:
NH4++OH-
H2O+NH3↑
C 氢氧化镁与稀硫酸反应:
H++OH-=H2O
D 单质铜与稀硝酸反应:
Cu+2H++2NO3=Cu2++2NO↑+H2O
11.(2004年上海化学.14)下列离子方程式中正确的是( )。
A.硫化亚铁放入盐酸中 S2-+2H+→H2S↑
B.硫酸铜溶液中通入硫化氢 Cu2++H2S→CuS↓ +2H+
C.氯化铝溶液中加入过量氨水Al3++4NH3?
H2O→AlO2-+4NH4++2H2O
D.碳酸氢铵溶液中加入过量氢氧化钠溶液HCO3-+OH-→CO32-+H2O
12.(2004年江苏化学.13)下列反应的离子方程式书写正确的是( )。
A.硫酸铝溶液中加入过量氨水 Al3++30H-══Al(OH)3↓
B.电解饱和食盐水 2Cl-+2H2O
H2↑+C12↑+20H-
C.碳酸钙与盐酸反应 CaCO3+2H+═Ca2++CO2↑+H2O
D.硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的过氧化氢溶液 Fe2++2H++H2O2══Fe3++2H2O
13.(2004年广东化学.12)下列离子方程式中,正确的是( )。
A、在氯化亚铁溶液中通入氯气 Fe2++Cl2=Fe3++2Cl-
B、三氯化铁溶液跟过量氨水反应Fe3++3NH3?
H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+
C、碳酸氢钙溶液跟稀硝酸反应Ca(HCO3)2+2H+=Ca2++2H2O+2CO2↑
D、氯气通入冷的氢氧化钠溶液中2Cl2+2OHˉ=3Cl-+ClO-+H2O
14.(2003年新课程卷江苏化学13)能正确表示下列化学反应的离子方程式是( )。
A 用碳酸钠溶液吸收少量二氧化硫:
2CO32-+SO2+H2O=2HCO3-+SO32-
B 金属铝溶于盐酸中:
Al+2H+=Al3++H2↑
C 硫化钠溶于水中:
S2-+2H2O=H2S↑+2OH-
D 碳酸镁溶于硝酸中:
CO32-+2H+=H2O+CO2↑
15.(2003年上海化学.18)下列离子方程式中正确的是( )。
A 过量的NaHSO4与Ba(OH)2溶液反应:
Ba2++2OH-+2H++SO42-→BaSO4↓+2H2O
B NH4HCO3溶液与过量NaOH溶液反应:
NH4++OH-→NH3↑+H2O
C 苯酚钠溶液中通入少量CO2:
-O-+CO2+H2O→
-OH+HCO3-